Transcript Přednáška 6
Fotovoltaické systémy připojené k elektrické síti
A5M13FVS-6
Autonomní systémy
Sledování bodu
maximálního výkonu
(MPPT)
dP/dV = 0
P
dP/dV > 0
MPP
dP/dV < 0
V
Bod maximálního výkonu (MPP) závisí na intenzitě záření a na teplotě
Problémy při hledání bodu max. výkonu
V případě nevhodných provozních podmínek (např. stínech)
může existovat více lokálních bodů max. výkonu.
Řešení: občasná kontrola celé VA charakteristiky střídačem
MPP1
MPP2
Napětí (V)
Hustota
energie
(Wh/litr)
Hustota
energie
(Wh/kg)
Životnost
(cykly)
Pb
2,1
70
30
300
NiMH
1,4
240
75
800
LiCoO2
3,7
400
150
1000
LiMn2O4
4,0
265
120
1000
LiFePO4
3,3
220
100
3000
Typ
Relativně vysoká cena činí autonomní systémy aplikovatelné především
v odlehlých oblastech, malá sériovost výroby
Systémy připojené k elektrické síti
Elektrická siť nahrazuje
akumulaci energie
STŘÍDAČ
Konfigurace FV pole a typy měničů u systému
připojených k síti (on-grid)
Centrální měnič
Řetězcový měnič
Modulový měnič
• 50 – 1000 kW (elektrárna)
• 1 – 5 kW
• 50 - 180 W
•vysoká účinnost, nízká
cena
• každý řetězec má MPPT
(vysoká účinnost)
• každý modul má MPPT
• nižší spolehlivost, ne zcela
optimální MPPT
• vyšší cena
• vysoká cena, nižší
účinnost
5 – 20 kW, vysoce účinné
Střídače pro PV systémy připojené k rozvodné síti
Střídač s transformátorem na NF části
Střídač s transformátorem na VF části
Beztransformátorový střídač
U měničů bez transformátoru se projevuje vliv kapacity PV pole
Mezi PV články v PV
modulu a uzeměným rámem
modulu vzniká parazitní
kapacita
Velikost parazitní kapacity závisí na:
• Ploše PV pole a uzeměného rámu
• Tloušťce krycích vrstev (sklo, tedlar)
• Rozložení PV článků v modulu
• Atmosférických podmínkách
• Prach a vlhkost mohou zvýšit
elektrickou vodivost povrchu modulu
• Nabíjením a vybíjením parazitní kapacity vzniká svodový proud
(může přispívat k degradaci modulů a může být nebezpečný při dotyku)
• Velikost svodového proudu závisí na
- velikosti parazitní kapacity
- velikosti napětí
- frekvenci
suchý modul cca 100 pF
vlhký modul cca 1 nF
Cp
I Cp
2fU Cp
• Velikost svodového proudu je třeba monitorovat
RCM (Residual Current Monitoring) unit
Porovnání střídačů
Beztransformátorové
střídače mají vyšší
účinnost, menší hmotnost
a menší objem
Na druhé straně vlivem
parazitních kapacit může
dojít ke snížení účinnosti
PV modulů,
v některých případech ke
snížení životnosti
Více než 20 konfigurací měničů
S5 a S4 (S3) spínají s
vysokou frekvencí (PWM)
S1 (S2) jsou spínány
s frekvencí sítě
Nepříznivý vliv beztransformátorových měničů na některé
typy modulů
Tenkovrstvé moduly
• Elektrochemická koroze TCO na rozhraní TCO – sklo (difúze Na sklem
při přítomnosti molekul vody)
Moduly z krystalického křemíku s vysokou účinností
• dochází k polarizačním efektům na rozhraní EVA – ARC, zvyšuje
se povrchová rekombinace
Pro tyto případy je doporučováno použití měničů s transformátorem
Účinnost střídačů
PAC
PDC
euro 0,03*5% PN 0,06*10% PN 0,13*20% PN
0,1*30% PN 0,48*50% PN 0,2 *100% PN
Správný návrh z hlediska vstupních parametrů
A - správný návrh
B – PV pole mimo proudový rozsah střídače
Pracovní oblast střídače
C – PV pole mimo napěťový rozsah střídače
VA charakteristika PV modulů (pole)
Poruchy na střídačích
- přehřátí
- poškození přepětím
- při detekování sítě (U,f)
-špatný kontaktneschopnost
detekce sítě
- dlouhé skladování
- výrobní vada
- servis a kontrola stavu nutná po cca 10-ti až 15-ti letech
Komponenty pro elektroinstalaci FVE
Specifika FVE:
- Sběr výkonu z velké plochy (FV generátor)
- Stejnosměrný proud až na vstup střídačů (až 1000V)
- Proměnlivé provozní podmínky (napětí a proud závisí na teplotě a intenzitě
záření)
- Venkovní instalace (potřebné krytí, odolnost UV záření, ochrana před
bleskem a přepětím)
- Pozor na souběhy vedení NN/VN, DC/AC, výkonové a datové propoje
Komponenty pro elektroinstalaci FVE
Kabeláž pro připojení FV panelů
dvouplášťová, UV odolná, průřez 4mm2,
6mm2 a více
Konektory pro připojení FV panelů
Typ MC3, MC4, Tyco,…
Jističe a pojistky, svodiče přepětí
dimenzované na maximální napětí v
systému ( AC nebo DC! )
Propojovací skříně (string/connection
box)
často obsahují též přepěťové ochrany, měření
proudu větví, monitorování stavu jisticích prvků aj.
Prvky monitorovacího systému
Anemometr
(rychlost větru v
areálu elektrárny)
Teploměr
(teplota panelu, teplota
okolního vzduchu)
Internet
Datalogger
(měření, sběr a
zpracování dat)
GSM modem
(internetové připojení)
Pyranometr
(intenzita záření
v rovině panelů)
Střídač
(data o provozu, vstupní a
výstupní parametry)
Vzdálený dohled a
vyhodnocování
provozu
Další senzory, stavy jističů a
přepěťových ochran, systém
zabezpečení atd.
Transformátor/y
- převod z nízkého napětí na napěťovou
hladinu distribuční soustavy
(0,4kV 22kV, 110kV …)
- ztráty 4%
- množství traf určeno celkovým výkonem
Umístění
- mezi FV panely (i polozapuštěné)
- míra stínění panelům
- menší ztráty v kabelech, (teplo=ztráty)
- plocha nevyužita panely
- mimo FV pole
- delší vedení na vstupu do transformátoru větší
průřezy kabelů
- lepší využití plochy panely
Ochrany pro FVE
Ochrany vlastní výrobny
- Ochrany před bleskem (jímače)
- Ochrany před přepětím
- zapojení na DIN lištu do rozvaděčové krabice
Ochrany distribuční soustavy
z obecných technických podmínek pro provozování zdrojů
připojených k distribuční sítí (E.ON)